摘   要：基于国内外现有研究，从准静态力学性能、动态力学性能、黏结性能、耐久性这四个方面对超高性能混凝土（UHPC）基本性能的研究成果进行了综述，同时还对其未来的研究方向进行了展望。

关键词：超高性能混凝土；准静态力学性能；动态力学性能；黏结性能；耐久性

0   前言

超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete，以下简称UHPC）作为20世纪后期诞生的新一代建筑材料，具有超高强、高韧性、高耐久性等优异性能。基于颗粒紧密堆积理论和混杂纤维增强增韧机理，在UHPC力学性能的提高方面有重大突破。和普通水泥基材料相比，UHPC表现出更好的抗压性能、抗拉性能、抗折性能和抗冲击抗爆性能[1]。此外，纤维的掺入对其整体强度的提升有较大影响，且由于其低水胶比、微裂纹效应和自修复效应，UHPC也表现出较好的耐久性[2] 。基于上述优点，UHPC在市政工程、国防工程、核工程等工程领域具有广泛的应用前景，已在桥涵隧道、海洋结构、防爆工程、大跨结构和超高层建筑中大量应用。本文对UHPC的基本性能研究成果进行总结，以期为UHPC更好地应用于实际工程提供参考。

1   准静态力学性能

目前，国内外研究人员对UHPC准静态力学性能的研究已日渐成熟，其准静态力学性能的研究主要包括抗压强度、抗拉强度、抗折强度等、单轴拉压性能、循环拉压性能、多轴压缩性能、劈裂弯曲性能等。本文主要介绍其中的抗压强度、抗拉强度和抗折强度。

1.1   抗压强度

作为一种新型水泥基复合材料，UHPC的抗压强度一直是大家的研究重点。

黄维荣等[3]为了定量研究粗骨料的掺量及粒径对UHPC工作性与力学性能的影响，选用了不同粒径、不同碎石掺量的5组试件进行控制变量法研究。发现当碎石掺量为400 kg/m3时，立方体试件抗压强度和轴心抗压强度达到.大值，分别为136 MPa和134 MPa；碎石掺量一定（400 kg/m3）时，碎石粒径对UHPC抗压强度的提升作用并不明显；UHPC 基体的弹性模量也随着碎石掺量的增加而增大，随着碎石粒径的增大而减小。

有研究发现，在400 ℃时，UHPC会出现爆裂现象[4]。很多学者提出掺入纤维制备UHPC来提高混凝土的耐高温性能。因此，高温下UHPC力学性能的研究也是近年来的热点。CHEN等[5]通过研究高温作用前后，水泥水化产物的微观结构及性能改变直接或间接对UHPC性能产生的影响，分析了UHPC在室温以及经300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃高温作用后的力学性能。结果表明，经300 ℃、400 ℃、500 ℃高温作用后，UHPC的抗压强度约为155~157 MPa，并没有明显降低，反而由于升温干燥效应其抗压强度有所增加；经600 °C高温作用后，UHPC基体发生层裂。谢松平等[6]总结了众多研究人员对UHPC耐高温力学性能的研究成果，发现随着温度的升高，UHPC在高温下以及高温后的残余轴压强度呈先增大后减小的趋势；同时，随着钢纤维体积掺量的增加，UHPC在高温下以及高温后的延性和韧性有所提高；为避免产生严重的热膨胀现象，谢松平等[6]建议UHPC中钢纤维的体积掺量控制在2%左右。

1.2   抗拉强度

普通混凝土的抗拉强度比抗压强度低，在结构中的作用相对较小，但当前的技术已经能让UHPC具有10 MPa甚至更高的抗拉强度，可以发挥出一定的结构性作用。钢纤维的掺入能够显著提高UHPC的抗拉性能、抗疲劳性能等。因此，大量有关掺入钢纤维的截面形状、长径比等对UHPC增强、增韧原理的试验研究应运而生。

徐朦等[7]通过固定UHPC的水胶比（0.18）和钢纤维掺量（60 kg/m3），改变掺入钢纤维的长径比，对UHPC进行了基本力学性能测试。结果表明，长径比偏高的钢纤维可以显著提高UHPC的抗拉强度，提高幅度可达80.5%；而长径比较低的2种普通钢纤维，对UHPC抗拉强度的提高幅度仅为17.4%和24.0%；钢纤维的掺入对UHPC静弹性模量的提升幅度较小，仅为4.3%。

为了进一步提高UHPC的抗拉强度和延性，纺织纤维增强UHPC（以下简称TR-UHPC）的研发也成当今热点。ZHAI等[8]制备了不同钢纤维掺量的耐碱玻璃纤维增强TR-UHPC，测试了TR-UHPC的拉伸强度和弯曲性能。结果表明，钢纤维的掺入对试件的初裂应力和抗拉强度有较明显的提高；以混合型纤维部分代替钢纤维掺入，能够等效达到对UHPC抗拉强度及韧性的提升，且当替代的钢纤维体积掺量为1%时，TR-UHPC的延性.高，抗拉强度提升显著。

1.3   抗折强度

在工程中，如路基路面工程，混凝土材料的抗折强度是一项非常关键的控制指标，要想更好地发挥UHPC各项性能的优势，对其抗折性能的研究也十分重要。

苟鸿翔等[9]设计了一种新型钢纤维定向均匀分布方法，通过测试UHPC的抗折强度、抗弯拉强度等性能分析钢纤维掺量及钢纤维定向分布对 UHPC 的增强作用。试验将60根细钢纤维平均分3层，分别设置钢纤维定向埋入角度为 0 °、30 °、60 °。结果表明，随钢纤维体积掺量的增加，试件的抗折强度逐渐增大，在相同钢纤维掺量下，钢纤维定向分布组试件的抗折强度均比乱向分布组更高；试件受弯断裂后，定向分布组试件产生的裂缝宽度更窄，说明可承受荷载和传递荷载的能力更强，可通过分散吸收荷载而表现出更好的弯曲韧性。

养护方式对UHPC的性能提升也有较大影响。ESMAEILI[10]研究了不同的养护方式对钢纤维体积掺量为2%的UHPC性能的提升程度，设置养护方式分别为标准养护、自然养护、热养护、加速水养护和高压蒸汽养护，测试经过不同方式养护后UHPC试件的抗压强度及抗折强度。结果表明，不同养护条件下，UHPC试件抗折强度的提升幅度不如抗压强度的提升幅度明显。相较于28 d标准养护，其他养护方式都能使UHPC试件的抗折强度得到不同程度的提升。在加速水养护条件下，UHPC试件的抗折强度提升幅度.大，约为14%。但在高压蒸汽养护条件下，与抗压强度相比，UHPC试件的抗折强度与28 d标准养护下的差距很小，提升并不明显，这可能是因为在高压蒸汽养护条件下纤维与基体之间的黏结强度较低。

2   动态力学性能

UHPC作为具有超高强度、高韧性和良好耐久性的新型水泥基复合材料，其在特殊工程具有广阔的应用前景，这也促使了研究人员对其动态力学性能的探索，以适应UHPC抗冲击性能及抗爆性能的更高需求。

2.1   抗冲击性能

任亮等[11]试验表明，随着UHPC试件应变率的增加，其动态力学性能不断提高，如峰值压应变、峰值压应力、弹性模量、剪切模量等，这些指标的显著提高表明UHPC的动态增韧效果越好。张文华等[12]研究表明，UHPC的静态抗压强度远大于普通混凝土的强度，这使UHPC与普通混凝土相比，在抵抗动态冲击时的敏感性更低。文献[13]研究表明，UHPC试件的应变率对其动态力学性能的提升具有一定的阈值，低于阈值时，动态抗压强度与准静态抗压强度低；高于阈值时，动态抗压强度则有显著提高，其抗冲击性能越好。TAI[14]在此研究的基础上还指出，此阈值会随着准静态抗压强度的提高而显著提高。由此可见，应变率对UHPC的动态力学性能的提高具有重要作用。

FARNAM等[15]研究表明，掺入钢纤维对UHPC的抗冲击性能的提高贡献较大，而RANADE等[16]研究认为，PE纤维虽然对UHPC单次抗冲击性能的提升作用不明显，但是在反复抗冲击试验中却表现出较强的抗反复冲击的能力。

2.2   抗爆性能

SUGANO等[17]研究表明，在爆炸程度相同时，相比于普通混凝土，UHPC的层裂破坏程度更轻，且大尺寸裂缝的数量更少，可知其抗爆性能高于普通混凝土。田慧等[18]在对UHPC柱抗爆性能的研究中发现，其抗爆性能的决定性因素是UHPC柱端抗剪能力和柱中抗弯能力。

类似于UHPC的抗冲击性能，掺入钢纤维也可提高其抗爆性能。SOUFEIANI等[19]研究表明，仅在UHPC中掺入体积分数为1%的钢纤维就能大幅提高其抗爆性能。与直钢纤维相比，带钩钢纤维对其抗爆性能的提高效果更显著。然而钢纤维对其抗爆性能的提升也有一定的阈值，钢纤维体积掺量超过6%便对其抗爆性能的提高作用不大[20]。

3   黏结强度

由于环境作用、人为因素等各方面影响，随着混凝土结构服役时间越来越长，会产生许多不同程度的损伤，造成�